מיקרו-בקר המופעל התקן לדור של נוזלי תמציות קונבנציונאלי סיגריה סיגריה עשן ואלקטרוניקה תרסיס
Summary
כאן, אנו מתארים את התקן מעבדה לתכנות יכול לשמש ליצירת תמציות של תרסיס עשן ואלקטרוניקה סיגריה סיגריה קונבנציונלי. שיטה זו מספקת כלי שימושי עבור ביצוע ההשוואה הישירה בין סיגריות קונבנציונאלי סיגריות אלקטרוניות, הוא נקודת כניסה נגישה לתוך המחקר סיגריה אלקטרונית.
Abstract
סיגריות אלקטרוניות מוצר טבק הפופולרי ביותר בקרב הביניים, התיכונים והם מוצר טבק חלופי הפופולרי ביותר בקרב מבוגרים. באיכות גבוהה, לשחזור מחקר על ההשלכות של שימוש סיגריה אלקטרונית היא חיונית להבנה המתעוררים בריאות הציבור חששות ובעיצוב ראיות מבוסס מדיניות רגולטורית. בעוד מספר גדל והולך של ניירות לדון סיגריות אלקטרוניות, יש מעט עקביות בשיטות על-פני קבוצות והסכמה מעט מאוד על תוצאות. כאן, אנו מתארים את התקן מעבדה לתכנות יכול לשמש ליצירת תמציות של תרסיס עשן ואלקטרוניקה סיגריה סיגריה קונבנציונלי. פרוטוקול זה מפרט הנחיות הרכבה והפעלה של התקן האמור, מדגים את השימוש תמצית שנוצרו ביישומים דוגמת שני: במבחנה תא הכדאיות assay, ו גז כרומטוגרפיה-ספקטרומטריית. שיטה זו מספקת כלי להכנת ההשוואה הישירה בין סיגריות קונבנציונאלי סיגריות אלקטרוניות, ויש נקודת כניסה נגישה לתוך המחקר סיגריה אלקטרונית.
Introduction
למרות מאמץ מרוכז על ידי ארגוני בריאות, השימוש בטבק המוצר עדיין הגורם המוביל למוות למניעה ברחבי העולם, עם רוב מקרי המוות המיוחס עישון סיגריה1. מאז כניסה לשוק בשנת 2003, סיגריות אלקטרוניות יש כבר גדל הפופולריות בקרב משתמשי המוצר טבק. נכון לעכשיו, סיגריות אלקטרוניות הם החלופה הכי פופולרי המקובלת סיגריות בקרב מבוגרים אמריקאי (~ 5%)2 לבין מערכת משלוח ניקוטין הפופולרי ביותר בין התיכון (~ 5.3%) והתיכונים (~ 16%)3. אם המגמה הנוכחית תמשיך, סיגריות אלקטרוניות צפוי להחליף סיגריות קונבנציונליים עבור הדורות הבאים. עם זאת, ההשלכות בריאות של סיגריה אלקטרונית שימוש נותרו בלתי ברורים.
מחקר על סיגריות אלקטרוניות לא התחיל ברצינות עד סיגריה אלקטרונית הפופולריות גדלה במהירות 20133,4. מאז, יש כבר מועסקים מספר מודלים שונים כדי לענות על השאלה הרעילות שלהם. עם זאת, תוצאות מחקרים רבים אינן סותרות, ולהשתמש בזמן נראה כי סיגריות אלקטרוניות הם בדרך כלל פחות רעיל מסיגריות הקונבנציונלית יש אין הסכמה הנוכחי על ההשלכות בריאות של סיגריה אלקטרונית5, 6 , 7. מחקרים קודמים שלנו מצביע על כך סיגריות אלקטרוניות הן באופן משמעותי פחות רעיל אנדותל כלי הדם מסיגריות קונבנציונאלי, למרות יכולתם לגרום נזק לדנ א ו של אינדוקציה של סטרס חמצוני ומוות תא8 . עם זאת, מחקר נוסף הכרחי לפני שאנחנו יכולים להסיק מסקנות המשרד על התוצאות תקינות השימוש סיגריה אלקטרונית.
כמו סיגריות קונבנציונליים הם הסיבה המובילה של מחלת כלי דם למניעה9, יש עניין הולך וגובר בסיכון לבריאות כלי הדם של סיגריה אלקטרונית השתמש10,11,12. על מנת לחקור את ההשפעות של סיגריות אלקטרוניות על מערכת כלי הדם, המעבדה שלנו פיתחה מכשיר עישון/vaping (איור 1) מיקרו-בקר פעלו8. מכשיר זה הוא מסוגל לייצר תמציות נוזלי או תרסיס סיגריה אלקטרונית או עשן הסיגריה המקובלת בממיסים אורגניים או מימית. כמו זרימת אוויר נשלטת על ידי השילוב של הרגולטור זרימת אוויר מתכוונן עם תוכנית תזמון PBASIC, המכשיר יכול לשמש כדי להפיק תמציות לפי מספר כלשהו של המשתמש הגדיר פרוטוקולים. כאן אנו מפרטים את הרכבה והפעלה של התקן זה, כמו גם שני יישומים פוטנציאליים: במבחנה הערכת הכדאיות תא, גז-כרומטוגרפיה-ספקטרומטריית.
איור 1: מכשיר עישון/Vaping. מפרטים טכניים עבור הרכבה פיזית של המכשיר ללא עישון/vaping את הסיגריה/הסיגריה כמו סיגריה אלקטרונית (e-סיגריה) תצורה (A) והן את תצורת סיגריה אלקטרונית של טנק (B). רכיב המפתח: 1) שאיפת יציאה; 2) אוסף ראשי impinger; 3) impinger גלישה; 4) בוכנר flask ואקום ההשמנה; 5) כלל פותח ברז חשמלי; 6) מיקרו BS1; 7) הרגולטור זרימת אוויר; 8) 510 השחיל סיגריה אלקטרונית טאנק לבסיס. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Protocol
Representative Results
Discussion
האלמנטים הקריטיים ביותר של פרוטוקול זה הם הבטחת שהמכשיר הוא נקי בתחילת וסיום כל החילוץ, ולהבטיח כי כל החותמות נשמרים כל כך את זרימת האוויר נשאר עקבי. אם ההתקן לא נוקה כראוי, יש סיכון של נושאים בין הדגימות. בנוסף, אם המכשיר הוא נשאר מלוכלך לתקופה ממושכת של זמן דחוס תרסיס יבש הממס יכולה לחסום ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים להכיר את הסיוע של ד ר רוברט דוטסון של המחלקה באוניברסיטת טולאן של התא, ביולוגיה מולקולרית על סיועו בעריכת כתב היד, ד ר ג’יימס בולינג’ר של טולאן אוניברסיטת המחלקה לכימיה על עזרתו עם עיצוב פרוטוקול ספקטרומטר מסה. המחברים נוספת להכיר החוג באוניברסיטת טולאן של התא, ביולוגיה מולקולרית ו טולאן באוניברסיטה במחלקה לכימיה על תמיכתם ועל השימוש של שטח וציוד. עבודה זו נתמכה על ידי טבק המוצר רגולטוריות מדע מחקר לאגודה כדי ג אנדרסון מ הספר טולאן האוניברסיטה למדעים והנדסה.
Materials
| 12 V AC/DC Wall Mount Adaptor | Digi-Key | T1099-P5P-ND | |
| 2.2 Ohm Resistors | Digi-Key | A105635-ND | Used in tandem to generate the 4.4 Ohm resistance in Figure 2A |
| 330 Ohm Resistors | Digi-Key | 330QBK-ND | |
| 510 Threaded Base | NJoy | N/A | Recovered by dismantalling a second generation NJoy electronic cigarette |
| Acetic Acid, Glacial | Sigma-Aldritch | A6283 | |
| Acetone (Chromatography Grade) | Sigma-Aldritch | 34850 | |
| Basic Stamp Project Board | Digi-Key | 27112-ND | This board contains the BS1 Microcontroller, serial adaptor, power switch, and a barrel pin connector for the AC/DC Wall Mount Adaptor |
| Basic Stamp USB to Serial Adapter | Digi-Key | 28030-ND | An optional component to allow the BS1 serial adaptor to communicate through USB |
| Buchner Flask (Vacuum Flask) 250 mL | VWR | 10545-854 | |
| Clear Tape | 3M | S-9783 | |
| Clear Vinyl Tubing, 3/8" ID | Watts | 443064 | |
| EGM-2 Endothelial Cell Culture Medium | Lonza | CC-3162 | |
| Ethanol | Pharmco-Aaper | 111000200 | |
| Flow Regulator | Dwyer | VFA-23-BV | |
| Gas Chromatograph | Varian | 450-GC | |
| Glass Syringe, 10 mL | Sigma-Aldritch | Z314552 | |
| Glass Syringe, 10 µL | Hamilton | 80300 | |
| High Vacuum Silicon Grease | Dow Corning | 146355D | |
| Hose Clamp | Precision Brand | 35125 | |
| Human Umbilical Vein Endothelial Cells | ATCC | PCS-100-013 | |
| Mass Spectrometer | Varian | 300-MS | |
| Midget Impinger | Chemglass | CG-1820-01 | |
| Neutral Red | Sigma-Aldritch | N4638 | |
| Paraffin Film | 3M | PM-992 | |
| Plate Seal Roller | BioRad | MSR0001 | |
| Plate Seal; Foil | Thermo | 276014 | |
| Ring Stand 20" | American Educational Products | 7-G15-A | |
| Solenoid Valve (normally open) | US Solid | USS2-00081 | |
| Solid State Relay | Digi-Key | CLA279-ND | |
| Stand Clamp | Eisco | CH0688 | |
| Syringe Filter, PES, 0.22 um | Millipore | SLGP033RS | |
| Syringe, 10 mL | BD Syringe | 309604 | |
| Through Hole Stopper, Size 6 | VWR | 59581-287 | |
| Vacuum Pump | KNF Neuberger | N86KTP |
References
- World Health Organization. . WHO Report on the Global Tobacco Epidemic, 2011. , (2011).
- Weaver, S. R., Majeed, B. A., Pechacek, T. F., Nyman, A. L., Gregory, K. R., Eriksen, M. P. Use of electronic nicotine delivery systems and other tobacco products among USA adults, 2014: results from a national survey. Int. J. Public Health. 61 (2), 177-188 (2016).
- Singh, T., et al. Tobacco Use Among Middle and High School Students – United States, 2011–2015. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 65 (14), 361-367 (2016).
- Corey, C. G., Ambrose, B. K., Apelberg, B. J., King, B. A. Flavored Tobacco Product Use Among Middle and High School Students–United States, 2014. MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 64 (38), 1066-1070 (2015).
- Pisinger, C., Døssing, M. A systematic review of health effects of electronic cigarettes. Prev. Med. 69, 248-260 (2014).
- Callahan-Lyon, P. Electronic cigarettes: human health effects. Tob. Control. 23 (Suppl 2), ii36-ii40 (2014).
- Dinakar, C., O’Connor, G. T. The Health Effects of Electronic Cigarettes. N. Engl. J. Med. 375 (14), 1372-1381 (2016).
- Anderson, C., Majeste, A., Hanus, J., Wang, S. E-cigarette aerosol exposure induces reactive oxygen species, DNA damage, and cell death in vascular endothelial cells. Toxicol. Sci. Off. J. Soc. Toxicol. , (2016).
- U.S. Department of Health and Human Services. . The Health Consequences of Smoking: 50 Years of Progress. A Report of the Surgeon General. , (2014).
- Farsalinos, K., et al. Comparison of the Cytotoxic Potential of Cigarette Smoke and Electronic Cigarette Vapour Extract on Cultured Myocardial Cells. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 10 (10), 5146-5162 (2013).
- Schweitzer, K. S., et al. Endothelial disruptive proinflammatory effects of nicotine and e-cigarette vapor exposures. Am. J. Physiol. – Lung Cell. Mol. Physiol. 309 (2), L175-L187 (2015).
- Putzhammer, R., et al. Vapours of US and EU Market Leader Electronic Cigarette Brands and Liquids Are Cytotoxic for Human Vascular Endothelial Cells. PLOS ONE. 11 (6), e0157337 (2016).
- Crooks, I., Dillon, D. M., Scott, J. K., Ballantyne, M., Meredith, C. The effect of long term storage on tobacco smoke particulate matter in in vitro genotoxicity and cytotoxicity assays. Regul. Toxicol. Pharmacol. 65 (2), 196-200 (2013).
- Roemer, E., et al. Mainstream Smoke Chemistry and in Vitro and In Vivo Toxicity of the Reference Cigarettes 3R4F and 2R4F. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 25 (1), (2014).
- International Organization for Standards. . ISO 3088:2012 Routine analytical cigarette smoking machine – Definitions and standard conditions. , (2012).
- World Health Organization. . Standard Operating Procedure for Intense Smoking of Cigarettes. , (2012).
- Brown, C. J., Cheng, J. M. Electronic cigarettes: product characterisation and design considerations. Tob. Control. 23 (Suppl 2), ii4-ii10 (2014).
- Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. . CRM No. 81 – Routine Analytical Machine for E-Cigarette Aerosol Generation and Collection – Definitions and Standard Conditions. , (2015).
- Thorne, D., Adamson, J. A review of in vitro cigarette smoke exposure systems. Exp. Toxicol. Pathol. 65 (7-8), 1183-1193 (2013).
- Klus, H., Boenke-Nimphius, B., Müller, L. Cigarette Mainstream Smoke: The Evolution of Methods and Devices for Generation, Exposure and Collection. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 27 (4), (2016).
- Baker, R. The Development and Significance of Standards for Smoking-Machine Methodology. Beitr. Zur Tab. Contrib. Tob. Res. 20 (1), (2014).
- Thorne, D., Crooks, I., Hollings, M., Seymour, A., Meredith, C., Gaca, M. The mutagenic assessment of an electronic-cigarette and reference cigarette smoke using the Ames assay in strains TA98 and TA100. Mutat. Res. Toxicol. Environ. Mutagen. 812, 29-38 (2016).
- Thorne, D., Larard, S., Baxter, A., Meredith, C., Gaҫa, M. The comparative in vitro assessment of e-cigarette and cigarette smoke aerosols using the γH2AX assay and applied dose measurements. Toxicol. Lett. 265, 170-178 (2017).
- Herrington, J. S., Myers, C. Electronic cigarette solutions and resultant aerosol profiles. J. Chromatogr. A. 1418, 192-199 (2015).
- Yu, V., et al. Electronic cigarettes induce DNA strand breaks and cell death independently of nicotine in cell lines. Oral Oncol. 52, 58-65 (2016).
- Ji, E. H., et al. Characterization of Electronic Cigarette Aerosol and Its Induction of Oxidative Stress Response in Oral Keratinocytes. PLOS ONE. 11 (5), e0154447 (2016).
- Morgan, D. L., et al. Chemical Reactivity and Respiratory Toxicity of the -Diketone Flavoring Agents: 2,3-Butanedione, 2,3-Pentanedione, and 2,3-Hexanedione. Toxicol. Pathol. 44 (5), 763-783 (2016).
- Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco. . CRM No. 84 – Determination of Glycerin, Propylene Glycol, Water, and Nicotine in the Aerosol of E-Cigarettes by Gas Chromatographic Analysis. , (2017).
